KR20210118574A - 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일은, 기계적인 강도(strength)의 저하를 막기 위해, 일정 길이를 갖는 환봉의 중단부를 제외하고 양단부 외주면만 일정 비율에 따라 나선 가공한 복수의 트래드바; 중공의 내면에 상기 트래드바의 양단부와 체결되는 나선이 형성되고 원주면을 따라 일정간격으로 복수의 체결공이 형성된 커플러 본체와, 상기 커플러 본체에 형성된 체결공에 체결되어 상기 커플러 본체를 회전시키는 손잡이의 기능과 외측으로 돌출되는 길이의 조절로 상기 트래드바가 삽입되는 파일공과의 간격을 조절하여 상기 트래드바가 파일공의 중앙에 위치하도록 간격 유지 기능을 하는 간격조절부재로 구성되되, 상기 간격조절부재는 상기 커플러 본체의 체결공에 체결되도록 외주면에 나사산이 형성된 체결부와, 상기 커플러 본체의 외측으로 돌출되어 상기 트래드바가 파일공의 중심에 위치되게 지지하는 지지부로 구성되고, 상기 지지부는 작업현장에서 파일공의 직경에 알맞은 길이로 절단됨으로써, 상기 복수의 트래드바들을 상호 길이방향으로 연결시키는 커플러; 상기 커플러로 연결된 트래드바들의 최상단에 결합되어 상기 트래드바들을 기초 콘크리트부에 정착시키는 정착판; 및 상기 커플러로 연결된 트래드바들의 최하단에 결합되어 지지력을 확보하는 지지구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

만능 커플러를 이용한 마이크로 파일 {Micro pile using multifunctional coupler}

본 발명은 마이크로 파일에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 트래드바의 일단과 다른 트래드바의 일단을 용이하게 연결시키고, 별도의 센트럴라이저를 구비하지 않고도 파일공의 내경에 맞추어 상기 트래드바가 파일공의 중앙에 정확하게 위치되도록 간격을 유지하는 센트럴라이저 기능을 겸하는 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일에 관한 것이다.

일반적으로 신설되는 건물이나 구조물 시공시 대형장비 진입에 제약을 받지 않으므로 기성말뚝이 많이 사용되며, 지층조건이나 구조물의 하중에 따라 지내력 기초나 파일 기초로 상부의 구조물을 지지하게 된다.

구조물에 접한 지층조건이 양호하여 지지력이 충분히 확보될 경우에는 지내력 기초로 그 위에 직접 기초공사를 수행할 수 있지만, 그렇지 못한 지층조건인 경우에는 지지력 확보 및 지반 침하를 방지하기 위해 파일을 시공하게 된다. 이때 사용되는 파일은 그 재질에 따라 강관 파일, PHC 파일 등으로 구분되고, 주로 관형 형태의 파일이 일반적으로 사용된다.

그러나, 기 사용 중이던 건물이나 구조물의 증축시 기초 보강 공사로 대형 장비의 진입이 불가능한 지역에 대한 기초 보강 공사를 할 경우에는 소형 장비로 시공하는 소구경 파일(직경 300㎜ 이하)로 보강을 하게 되는데, 이 때 마이크로 파일을 사용하게 된다.

상기 마이크로 파일은 소형장비로 통상 직경이 150∼200㎜의 파일로 모든 지층에서 천공작업이 가능할 뿐만 아니라 수직 또는 경사로 시공이 가능하다.

종래 마이크로 파일은 지반으로부터 일정 깊이로 형성된 파일공에 케이싱이 설치되고, 케이싱 내에 트래드바가 삽입 설치된 후 케이싱과 트래드바 사이에 그라우트재가 충진되어 구성된다. 여기서, 트래드바는 너트 형태의 커플러를 통해 길이방향으로 연속적으로 연결된다. 또한, 상기 트래드바의 외주면에는 케이싱에 삽입되어 설치되는 동안 편심되지 않고 중심이 유지되도록 하기 위해 센트럴라이저가 설치되고, 최상부에 위치되는 트래드바의 상단에는 상, 하측에 너트로 지지되는 정착판이 결합된다.

이 때, 상기 트래드바는 지반에 형성된 파일공의 중앙에 정확히 위치되어야 견고한 시공을 기대할 수 있다. 즉, 상기 트래드바가 중앙에 정확히 위치되지 않고 한쪽으로 쏠리게 되는 경우 정확한 힘 전달 및 수직 하중을 기대하기 어려움으로 파일시공에 핵심적인 기술이라고 할 수 있다.

따라서, 상기 트래드바의 외주면에는 케이싱의 파일공에 삽입하여 설치하는 동안 트래드바가 한쪽으로 편심되지 않고 중심을 유지하도록 케이싱과의 간격을 유지시키는 센트럴라이저가 설치된다.

그러나, 기존 센트럴라이저는 현장에서 작업 시마다 달라지는 파일공의 직경에 공용으로 사용되지 못한 문제점이 있었다. 즉, 파일공의 직경이 달라지면 그때마다 파일공의 직경에 맞는 센트럴라이저를 교체하여 사용해야 하고, 철근을 연결하는 커플러와 별개로 사용되어야 하므로 부품 증가에 따른 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 센트럴라이저는 대부분 합성수지재로 이루어지는데 작업 도중 센트럴라이저의 와이어가 부러지는 경우 이를 교체해야 하는 작업의 불편함이 있었다.

또한, 커플러의 조립 또는 해체시 별도의 필요 공구를 사용하게 되는데, 이때 필요공구의 소지에 따른 작업의 불편함이 있었다.

이러한 불편함을 해소하기 위해 본 발명의 출원인은 앞서 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일 및 이의 시공방법에 대해 특허(특허등록 제1688192호, 이하 ‘기출원 특허’라 함)를 기출원한 바 있다.

상기 기출원 특허에서 본 발명의 출원인은 트래드바와 트래드바를 상호 길이방향으로 연결시키는 기능과 동시에 트래드바가 삽입되는 파일공과의 간격을 조절하여 트래드바가 파일공의 중앙에 위치하도록 간격 유지 기능을 하는 만능 커플러를 이용하여 센트럴라이저를 별도로 설치하지 않아도 되는 마이크로 파일과 이에 대한 시공방법을 제안한 바 있다.

그러나, 상기 기출원 특허의 종래 마이크로 파일은, 트래드바의 전체 외면에 나선이 가공된 일반적인 형태의 트래드바를 그대로 이용하기 때문에 불필요한 중단부의 나선 가공으로 인해 공수 증가 및 비용이 낭비될 뿐만 아니라, 또한 상기 나선 가공으로 인해 트래드바의 중단부 외주면이 일정 깊이로 깎여지게 되므로 시공 시 트래드바에 길이방향을 따라 작용하는 압축력과 측방에서 가해지는 전단력에 취약할 수 밖에 없으므로 결국 트래드바의 중단부가 휘어지거나 심지어 부러질 수 있는 심각한 문제점이 야기되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 본 발명은 트래드바의 중단부 외주면을 나선 가공하지 않되, 양단부 만을 일정 치수로 나선 가공함으로써 트래드바의 일단과 다른 트래드바의 일단을 용이하게 연결시키고, 별도의 센트럴라이저를 구비하지 않고도 파일공의 내경에 맞추어 트래드바가 파일공의 중앙에 정확하게 위치되도록 간격을 유지하는 센트럴라이저의 기능을 겸하는 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기계적인 강도(strength)의 저하를 막기 위해, 일정 길이를 갖는 환봉의 중단부를 제외하고 양단부 외주면만 일정 비율에 따라 나선 가공한 복수의 트래드바; 중공의 내면에 상기 트래드바의 양단부와 체결되는 나선이 형성되고 원주면을 따라 일정간격으로 복수의 체결공이 형성된 커플러 본체와, 상기 커플러 본체에 형성된 체결공에 체결되어 상기 커플러 본체를 회전시키는 손잡이의 기능과 외측으로 돌출되는 길이의 조절로 상기 트래드바가 삽입되는 파일공과의 간격을 조절하여 상기 트래드바가 파일공의 중앙에 위치하도록 간격 유지 기능을 하는 간격조절부재로 구성되되, 상기 간격조절부재는 상기 커플러 본체의 체결공에 체결되도록 외주면에 나사산이 형성된 체결부와, 상기 커플러 본체의 외측으로 돌출되어 상기 트래드바가 파일공의 중심에 위치되게 지지하는 지지부로 구성되고, 상기 지지부는 작업현장에서 파일공의 직경에 알맞은 길이로 절단됨으로써, 상기 복수의 트래드바들을 상호 길이방향으로 연결시키는 커플러; 상기 커플러로 연결된 트래드바들의 최상단에 결합되어 상기 트래드바들을 기초 콘크리트부에 정착시키는 정착판; 및 상기 커플러로 연결된 트래드바들의 최하단에 결합되어 지지력을 확보하는 지지구;를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 트래드바는, 전체 환봉 길이 대비 나선이 가공되는 양단부를 합한 길이의 비율이 50% 이하로 형성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 트래드바는, 전체 환봉의 길이를 6000mm으로 형성할 때, 나선이 가공되는 양단부의 길이를 각각 1000mm로 형성 및 나선이 가공되지 않는 중단부의 길이를 4000mm로 형성한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 트래드바는, 양단부의 나선을 사다리꼴 나사(Trapezoidal thread)로 형성하되, 상기 사다리꼴 나사의 피치(Pitch)는 8mm로 가공한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 체결공은 커플러 본체의 원주면을 따라 120° 또는 90° 간격으로 형성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 트래드바는, 중단부에 그라우팅재의 흘러내림을 지연하는 요철부를 더 형성한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 요철부는, 일정 폭의 나선을 가공함으로써 형성된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 트래드바의 중단부 외주면을 나선 가공하지 않되, 연결에 이용되는 양단부 만을 일정 규격으로 나선 가공된 트래드바를 이용함으로써 종래 길이방향을 따라 전체 외면이 나선 가공된 트래드바와 대비하여 불필요한 중단부의 나선 가공으로 인한 공수 및 비용 절감 효과와 더불어, 상기 나선 가공으로 인해 트래드바의 중단부 외주면이 일정 깊이로 깎여져 트래드바에 가해진 압축력과 전단력으로 인해 상기 트래드바의 중단부가 쉽게 휘어지거나 부러지는 폐단이 예방되는 효과가 있다.

또한 상기 트래드바를 이용하여 마이크로 파일 시공 시 트래드바의 일단과 다른 트래드바의 일단을 용이하게 연결시키고, 별도의 센트럴라이저를 구비하지 않고도 파일공의 내경에 맞추어 트래드바가 파일공의 중앙에 정확하게 위치되도록 간격을 유지할 수 있으므로 종래 파일공의 크기마다 이에 맞는 센트럴라이저를 별도로 구비하여 시공할 필요가 없기 때문에 구조적으로 튼튼하면서도 시공이 매우 간편하고, 또한 부품 수 및 비용의 절감 효과 또한 대폭 향상된다.

도 1은 본 발명 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일에 이용되는 트래드바를 일 실시예에 따라 도시한 정면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일을 도시한 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 커플러를 도시한 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 커플러의 분해 사시도
도 5의 (a),(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 파일이 케이싱 내에 삽입되고, 케이싱의 직경에 따라 간격조절부재의 길이가 조절된 상태를 도시한 평단면도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 커플러의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 파일의 시공방법을 도시한 공정도
도 8은 도 7의 마이크로 파일의 시공방법에서 지지구가 더 결합되는 상태를 도시한 공정도
도 9는 본 발명 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일에 이용되는 트래드바를 다른 실시예에 따라 도시한 정면도

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일의 구성 및 작동 관계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일에 이용되는 트래드바를 일 실시예에 따라 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 파일을 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플러를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플러의 분해 사시도이다.

또한, 도 5의 (a),(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로 파일이 케이싱 내에 삽입되고, 케이싱의 직경에 따라 커플러의 간격조절부재의 길이가 조절된 상태를 도시한 평단면도이다.

먼저, 앞서 지적된 바와 같이 종래 트래드바는 전체 외주면에 나선이 형성됨에 따라 트래드바의 중단부에서 기계적인 강도(strength)가 저하되어 시공 시 가해지는 압축력과 전단력을 버티지 못하고 휘어지거나 부러지는 문제점이 있었다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 개량된 구조의 트래드바는 종래 트래드바의 문제점으로서 지적된 기계적인 강도의 저하를 막기 위해, 일정 길이를 갖는 환봉의 중단부(201)를 제외하고 환봉의 양단부(202) 외주면만 일정 비율에 따라 나선 가공한 복수의 트래드바(200)가 제공된다.

이를 위해 상기 트래드바(200)는, 중단부(201)는 나선 가공을 하지 않기 때문에 환봉의 외주면 및 외경의 소실에 따른 강도 저하가 방지되며, 이 때 나선이 가공되는 양단부(202)의 길이는 전체 트래드바(200)의 환봉 길이 대비 50% 이하로 보다 작게 형성함이 바람직하다.

보다 구체적으로, 상기 트래드바(200)는 일 실시예에 따라, 트래드바(200)의 전체 길이를 6000mm으로 형성할 때, 나선이 형성되는 트래드바(200)의 양단부(202)는 각각 1000mm로 형성하면, 나선이 형성되지 않는 트래드바(200)의 중단부의 길이를 4000mm로 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 나선이 형성되는 양단부(202) 길이의 합은 전체 트래드바(200)의 환봉 길이 대비 약 16.7%의 비율로 최소화될 수 있으며, 이에 따라 본 발명은, 종래 전체 트래드바의 환봉에 나사를 가공함에 따른 기계적인 강도(strength) 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 트래드바(200)의 양단부(202)에 형성되는 나선은, 기계적인 강도 및 커플러와의 체결력을 고려하여, 하중에 저항하는 강도가 우수한 사다리꼴 나사(Trapezoidal thread)로 형성할 수 있다.

이 때, 도 1을 참조하면, 상기 사다리꼴 나사의 가공 치수는, 일 실시예에 따라 커플러(100)와 나사 결합 시 필요한 인장 강도를 고려하여, 바깥 지름(Major diameter) 68mm, 안지름(Minor diameter) 62mm, 피치(Pitch, p) 8mm, 및 산봉우리(Crest, c) 너비는 2.7mm로 가공함으로써, 트래드바(200) 양단부(202)의 외주면 및 외경 손실을 최소화한다.

한편, 마이크로 파일의 상기 바깥 지름(Major diameter)은, 일 실시예에 따라 기술된 것으로서, 단지 68mm에 한정된 것은 아니며, 마이크로 파일의 시공 조건에 따라 40mm, 50mm, 53mm, 65mm, 68mm, 71mm, 또는 75mm 등 다양한 바깥 지름의 마이크로 파일이 채택될 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 개량된 구조의 트래드바(200)가 적용된 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 파일은, 환봉의 중단부(201)를 제외하고 양단부(202)에만 나선이 형성된 복수의 트래드바(200)와, 복수의 트래드바들을 상호 길이방향으로 연결시키는 커플러(100)와, 커플러로 연결된 트래드바들의 최상단에 결합되어 트래드바들을 기초 콘크리트부에 정착시키는 정착판(300)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 트래드바(200)는 파일공의 깊이에 따라 수량이 달라지고, 제조, 보관, 운반 등을 감안할 때 2개 이상이 사용된다. 그리고, 2개 이상의 트래드바(200)는 커플러(100)로 연결되어 사용된다.

도 3, 도 4에 도시된 바와 같이 커플러(100)는 복수로 구비된 트래드바(200)의 양단부와 양단부를 서로 연결시키는 역할을 하는 부품으로서, 커플러 본체(110)와 간격조절부재(120)를 포함하여 구성된다.

상기 커플러 본체(110)는 트래드바(200)가 관통되는 중공의 형상으로 이루어지고, 중공의 내면에 트래드바(200)와 체결되는 나선이 형성된다. 이때, 커플러 본체의 나선은 나선형 철근(Thread Bar)을 연결시키는 경우, 나선형 철근에 형성된 나선과 맞물려 체결될 수 있는 나선이 형성되고, 이형철근을 연결시키는 경우, 이형철근에 형성된 나선과 맞물려 체결될 수 있는 나선이 형성되며, 외주면에 요철이 형성된 강봉을 연결시키는 경우 요철과 맞물려 체결될 수 있는 형태의 나선이 형성된다.

그리고, 상기 커플러 본체(110)의 원주면에는 일정한 간격으로 복수의 체결공(111)이 형성된다. 여기서, 체결공(111)은 커플러 본체(110)의 원주면을 따라 120°또는 90°간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 커플러 본체(110)에 형성된 복수의 체결공(111)에는 간격조절부재(120)가 체결결합된다.

한편, 간격조절부재(120)는 커플러 본체(110)의 체결공(111)에 체결되어 커플러 본체(110)를 회전시키는 손잡이 기능과, 외측으로 돌출되는 길이의 조절로 트래드바(200)가 삽입되는 파일공과의 간격을 조절하여 트래드바(200)가 파일공의 중앙에 위치하도록 간격 유지 기능을 한다.

보다 자세히 설명하면, 상기 커플러 본체(110)를 트래드바(200)에 결합시키거나 해체시킬 때 커플러 본체(110)의 체결공(111)에 체결된 간격조절부재(120)를 잡고 커플러 본체(110)를 회전시키면 간격조절부재(120)에 가해지는 외력이 커플러 본체(110)에 전달되어 트래드바(200)와의 결합 및 분리가 용이하게 이루어지고, 결합시 트래드바(200)와의 결합력을 증대시킬 수 있게 된다. 즉, 간격조절부재(120)를 손으로 잡고 힘을 가하여 커플러 본체(110)를 회전시키면 커플러 본체(110)를 잡고 회전시키는 것보다 가해지는 힘이 크기 때문에 트래드바(200)와의 결합 및 분리가 용이하게 되고, 결합시의 결합력을 증대시킬 수 있는 것이다.

또한, 도 5의 (a),(b)에 도시된 바와 같이, 커플러 본체(110)의 체결공(111)에 체결되는 간결조절부재(120)는 외측으로 돌출되는 길이를 조절하여 트래드바(200)가 삽입될 파일공과의 간격을 조절하게 된다. 이때, 파일공의 직경은 현장에서 작업시마다 달라질 수 있는데 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 간격조절부재(120)의 길이를 조절하여 트래드바(200)가 파일공의 중심에 위치되게 간격 유지 기능을 하는 것이다.

즉, 간격조절부재(120)는 커플러 본체(110)의 원주면을 따라 일정한 간격으로 형성되는 체결공에(111) 체결되는 것에 의해 트래드바(200)를 사방에서 지지하고 아울러 트래드바(200)가 파일공의 중심에 위치되게 한다. 예를 들어 체결공은 커플러 본체의 원주면을 따라 120°간격 또는 90°간격으로 형성되고 체결공에 간격조절부재가 체결되는 것에 의해 트래드바(200)를 사방에서 지지할 수 있게 된다.

여기서, 간격조절부재(120)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 체결공(111)에 체결되도록 외주면에 나사산이 전체적으로 형성된 체결봉으로 이루어질 수 있다. 즉, 체결공에 체결되는 체결 깊이를 조절하여 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이를 조절할 수 있으며, 돌출 길이의 조절을 통해 트래드바(200)가 파일공의 중심에 위치되게 조절할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 만능 커플러의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도이다.

도 6은 간격조절부재(120)의 다른 실시예로서, 체결공(111)에 체결되도록 외주면에 나사산이 형성된 체결부(121)와, 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되어 트래드바(200)가 파일공의 중심에 위치되게 지지하는 지지부(122)로 구성된다.

여기서, 체결부(121)는 체결공에 체결되고, 지지부(122)는 파일공의 내면에 지지되어 트래드바(200)가 파일공의 중심에 위치되게 간격유지 기능을 한다. 이 때, 지지부(122)는 현장에서 작업시마다 달라지는 파일공의 직경에 알맞은 길이로 절단하여 사용한다. 즉, 파일공의 직경에 알맞은 길이로 지지부를 절단하여 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이를 조절함으로써 현장에서 작업시마다 달라지는 파일공의 직경에 구애받지 않고 트래드바(200)를 파일공의 중앙에 정확히 위치시킬 수 있게 된다.

그리고, 커플러(100)로 연결된 트래드바(200)들의 최상단에는 트래드바(200)들을 기초 콘크리트부에 정착시키는 정착판(300)이 결합된다. 상기 정착판(300)은 트래드바(200) 보다 큰 단면적의 판상으로 이루어지며, 트레트바(200)에 체결결합되는 한 쌍의 너트(301,302)들의 사이에 결합되어 고정된다.

이에 더하여 커플러(100)로 연결된 트래드바(200)들의 최하단에는 지지력을 확보하는 지지구(400)가 더 결합될 수 있다. 상기 지지구(400)는 다양한 형태의 것이 사용될 수 있으며, 길이방향으로 연결된 트래드바(200)들의 최하단에 체결결합되고 트래드바(200)가 삽입되는 파일공의 공저에 설치되어 지지력을 발휘한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 파일의 시공방법을 도시한 공정도이고, 도 8은 도 7의 마이크로파일의 시공방법에서 지지구가 더 결합되는 상태를 도시한 공정도이다.

도 7, 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 파일의 시공방법은 지반(10)을 천공하여 파일공(20)을 형성하고 파일공(20)에 케이싱(30)을 설치하는 S10단계와, 트래드바(200)들의 연결단부에 커플러 본체(110)를 결합하여 트래드바(200)들을 상호 길이방향으로 연결시키고 커플러 본체(110)에 형성된 체결공(111)에 체결되는 간격조절부재(120)의 돌출 길이의 조절로 케이싱(30)과의 간격을 조절하는 S20단계와, 간격조절부재(120)의 간격조절이 이루어진 마이크로 파일을 케이싱(30) 내에 삽입하는 S30단계와, 케이싱(30) 내부에 그라우트재(40)를 주입하는 S40단계와, 트래드바(200)들의 최상단에 고정너트(301,302)와 정착판(300)을 순차적으로 체결하여 두부를 정리하고 지표면으로부터 일정 높이에 콘크리트를 타설하여 기초 콘크리트부(50)를 시공하는 S50단계를 포함하여 시공된다.

도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 S10단계는 마이크로 파일을 지중에 설치하기 위해 공지의 천공장비를 이용하여 지반(10)에 파일공(20)을 천공한다. 이러한 파일공(20)은 지표면으로부터 토사층과 암반층에 걸쳐 천공되며, 토사층에서 파일공(20)이 붕괴되는 것을 방지하기 위해 토사층의 파일공에 케이싱(30)을 삽입하여 설치한다.

도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 S20단계는 커플러 본체(110)의 일단부에 기준 트래드바(200)가 삽입되어 일부 체결되고 커플러 본체(110)의 타단부에 이음 트래드바(200)가 삽입되어 일부 체결된 상태에서 커플러 본체(110)의 체결공(111)에 체결된 간격조절부재(120)를 손으로 잡고 일 방향으로 회전시키면 간격조절부재(120)에 가해진 외력이 커플러 본체(110)에 전달되어 커플러 본체(110)의 일 방향 회전이 이루어지며, 커플러 본체(110)의 회전으로 기준 트래드바(200)와 이음 트래드바(200)와의 체결력이 증대되어 기준 트래드바(200)와 이음 트래드바(200)를 연결시킨다. 이러한 방식으로 지반에 형성된 파일공(20)의 깊이에 맞게 복수 또는 다수의 트래드바(200)를 연결시킨다.

이어, 파일공(20)에 설치된 케이싱(30)의 직경에 맞추어 각 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 간격조절부재(120)의 길이를 조절한다. 이때, 간격조절부재(120)는 커플러 본체(110)의 체결공(111)에 체결된 상태에서 케이싱(30)의 내면에 닿을 듯 말듯 한 길이로 조절한다.

여기서, 간격조절부재(120)의 일 실시 예는 체결공(111)에 체결되는 깊이 조절로 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이를 조절한다. 즉, 간격조절부재(120)가 체결공(111)에 끝까지 체결되면 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이가 짧아지게 되고, 체결공(111)에 일부 체결되면 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이가 길어지게 된다.(도 5의 (a), (b)참조)

또한, 간격조절부재(120)의 다른 실시 예는 커플러 본체의 체결공(111)에 체결부(121)를 체결한 상태에서 파일공의 직경에 맞게 지지부(122)의 길이를 절단하여 커플러 본체(110)의 외측으로 돌출되는 길이를 조절한다.

그리고, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 S30단계는 트래드바(200)의 연결과 간격조절부재(120)의 간격조절이 이루어진 마이크로 파일을 케이싱(30) 내에 삽입한다. 이때, 트래드바(200)는 케이싱(30)의 내면에 지지되는 간격조절부재(120)에 의해 케이싱(30) 및 파일공(20)의 중심에 위치하게 된다.

이어, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이 S40단계는 케이싱(30)을 통해 파일공(20)의 하단부에 그라우팅 호스를 넣고 지상에서 그라우팅 호스에 그라우트재(40)를 주입하여 파일공(20) 및 케이싱(30) 내부에 그라우트재(40)를 채운다. 그리고, 그라우팅 작업이 완료되면 상부로 노출된 불필요한 그라우트재(40)를 제거한다.

이어, 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이 S50단계는 지반으로 노출된 트래드바(200)의 최상단에 하부너트(301)를 체결하고, 하부너트(301)의 상부에 위치되도록 정착판(300)을 체결하며, 정착판(300)의 상부로 상부너트(302)를 체결하여 두부를 정리하고 지표면으로부터 일정 높이에 콘크리트를 타설하여 기초 콘크리트부(50)를 시공한다.

한편, 마이크로 파일을 시공함에 있어서 S20단계에서는 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 트래드바(200)들의 최하단에 지지력을 확보하는 지지구(400)를 결합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 지지구(400)는 트래드바(200)보다 직경이 넓은 다양한 형태의 것이 사용될 수 있으며, 길이방향으로 연결된 트래드바(200)들의 최하단에 체결 결합되어 파일공(20)의 바닥에 위치함으로써 마이크로 파일의 지지력을 향상시킨다.

이와 같이 본 발명은 종래 트래드바의 중단부를 불필요하게 나선 가공하지 않음으로써 나선 가공에 따른 공수 및 비용 절감의 효과가 있을 뿐만 아니라, 종래 상기 트래드바의 중단부를 나선 가공함에 따라 트래드바의 외주면이 깎여 트래드바의 강성이 저하되고, 이에 따라 시공 시 결국 상기 트래드바에 가해지는 압축력과 전단력에 의해 트래드바의 중단부가 휘어지거나 부러지는 폐단이 방지되는 것이다.

또한 양단부에만 나선이 형성된 상기 트래드바와 트래드바를 상호 길이방향으로 연결시키는 기능과 동시에 트래드바가 삽입되는 파일공과의 간격을 조절하여 트래드바가 파일공의 중앙에 위치하도록 간격 유지 기능을 하는 만능 커플러를 이용함으로써 종래 필수 부품으로서 구비되던 센트럴라이저를 별도로 설치하지 않아도 되는 마이크로 파일을 제공할 수 있게 된다.

또한, 센트럴라이저의 부품이 빠짐으로 인하여 부품비용을 절감시킬 수 있고, 작업의 효율성을 향상시키며, 작업시간의 단축으로 공사비용 및 공사기간을 단축시킬 수 있다.

또한, 현장에서 작업시마다 달라지는 파일공의 직경에 구애받지 않고 트래드바를 파일공의 중앙에 정확히 위치시킬 수 있으므로 상술한 트래드바의 구조 개선과 더불어 보다 견고하고 안정된 시공을 할 수 있게 된다.

한편, 도 9는 본 발명 만능 커플러를 이용한 마이크로 파일에 이용되는 트래드바를 다른 실시예에 따라 도시한 정면도로서, 앞서 살펴본 도 1의 트래드바에서 중단부에 일정 너비로 요철부(201a)를 더 형성한 것이다.

상기 요철부(201a)는, 도 7의 (d)에 도시된 S40단계에서 케이싱(30)을 통해 파일공(20)의 하단부에 그라우팅 호스를 넣고 지상에서 그라우팅 호스에 그라우트재(40)를 주입하게 되는데, 상기 그라우트재(40)가 흘러내림을 잡아주는 지연 기능을 한다.

상기 요철부(201a)는 중단부(201)의 표면에 일정 형태와 크기의 요철을 형성하면 되므로, 이를 위해 여러 가지 기계 가공법에 의해 상기 요철의 형성이 가능하다. 가장 편리하게는, 트래드바(200)의 양단부(202)에 나선을 형성할 때 이용한 전조장치를 이용하여, 상기 요철부(201a)를 나선 가공에 의해 형성할 수 있다. 그러므로, 일 실시에에 따라, 상기 요철부(201a)는 전조장치를 이용하여 폭 500mm, 피치 8mm의 나선을 가공하여 형성될 수 있다.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.

10 : 지반 20 : 파일공
30 : 케이싱 40 : 그라우트재
50 : 콘크리트부 100: 커플러
110: 커플러 본체 111: 체결공
120: 간격조절부재 200: 트래드바
201: 트래드바의 중단부 201a: 요철부
202: 트래드바의 양단부 300: 정착판
301, 302: 너트 400: 지지구

Claims (7)

1. 기계적인 강도(strength)의 저하를 막기 위해, 일정 길이를 갖는 환봉의 중단부를 제외하고 양단부 외주면만 일정 비율에 따라 나선 가공한 복수의 트래드바;
   중공의 내면에 상기 트래드바의 양단부와 체결되는 나선이 형성되고 원주면을 따라 일정간격으로 복수의 체결공이 형성된 커플러 본체와, 상기 커플러 본체에 형성된 체결공에 체결되어 상기 커플러 본체를 회전시키는 손잡이의 기능과 외측으로 돌출되는 길이의 조절로 상기 트래드바가 삽입되는 파일공과의 간격을 조절하여 상기 트래드바가 파일공의 중앙에 위치하도록 간격 유지 기능을 하는 간격조절부재로 구성되되,
   상기 간격조절부재는 상기 커플러 본체의 체결공에 체결되도록 외주면에 나사산이 형성된 체결부와, 상기 커플러 본체의 외측으로 돌출되어 상기 트래드바가 파일공의 중심에 위치되게 지지하는 지지부로 구성되고, 상기 지지부는 작업현장에서 파일공의 직경에 알맞은 길이로 절단됨으로써,
   상기 복수의 트래드바들을 상호 길이방향으로 연결시키는 커플러;
   상기 커플러로 연결된 트래드바들의 최상단에 결합되어 상기 트래드바들을 기초 콘크리트부에 정착시키는 정착판; 및
   상기 커플러로 연결된 트래드바들의 최하단에 결합되어 지지력을 확보하는 지지구;를 포함하는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 트래드바는,
   전체 환봉 길이 대비 나선이 가공되는 양단부를 합한 길이의 비율이 50% 이하로 형성되는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 트래드바는,
   전체 환봉의 길이를 6000mm으로 형성할 때, 나선이 가공되는 양단부의 길이를 각각 1000mm로 형성 및 나선이 가공되지 않는 중단부의 길이를 4000mm로 형성하는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 트래드바는,
   양단부의 나선을 사다리꼴 나사(Trapezoidal thread)로 형성하되, 상기 사다리꼴 나사의 피치(Pitch)는 8mm로 가공하는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 체결공은 커플러 본체의 원주면을 따라 120° 또는 90° 간격으로 형성되는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 트래드바는,
   중단부에 그라우팅재의 흘러내림을 지연하는 요철부를 더 형성하는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 요철부는,
   일정 폭의 나선을 가공함으로써 형성되는,
   만능 커플러를 이용한 마이크로 파일.

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